流量计测量方式及选型

PowerPointDesignTemplateaddyoursubheading鄂尔多斯市源盛光电有限责任公司动力技术部2Contents12流量计分类3电磁流量计4超声波流量计流量基本概念31.流量的概念及单位1、流量基本概念1.1流量-----指单位时间内流过管道某一截面的流体的体积，即瞬时流量。1.2流量的三种表示方法：(1)体积流量Q---单位时间内通过管道某一截面的物料体积（m3/h）(2)重量流量G---单位的间内通过管道某一截面物料的重量（kgf/h）(3)质量流量M---单位时间内通过管道某一截面物料的质量（kg/h）1.3流量测量三种形式：(1)瞬时流量---是指在单位时间内流过管道或明渠某一截面的流体的量。(2)累积流量---是指在某一时间间隔内流体通过的总量。该总量可以用在该段时间间隔内的瞬时流量对时间的积分而得到，所以也叫积分流量。(3)平均流量---累积流量除以流体流过的时间间隔体积流量换算表单位升/分(L/min)米3/时(m3/h)英尺3/时(ft3/h)英国加仑/分(Ukgal/min)美国加仑/分(Usgal/min)美国桶/天(bbl/d)升/分0.062.11890.219970.2641889.057米3/时16.667135.3143.6674.403151英尺3/时0.47190.02831710.10380.12474.2746英国加仑/分4.5460.027279.632511.2003241.1美国加仑/分3.7850.22738.02080.8326134.28美国桶/天0.11040.006240.233940.024280.0291711、流量基本概念5容积式流量计转子流量计差压式流量计电磁流量计超声波流量计涡街流量计质量流量计冲板式流量计2、流量计分类2.1容积式流量计(1)原理：容积式流量计，又称定排量流量计，在流量仪表中是精度最高的一类。它利用机械测量元件把流体连续不断地分割成单个已知的体积部分，根据测量室逐次重复地充满和排放该体积部分流体的次数来测量流体体积总量。(2)应用：容积式流量计可以计量各种液体和气体的累积流量，由于这种流量计可以精密测量体积量，所以其类型包括从小型的家用煤气表到大容积的石油和天然气计量仪表。(3)优点:(1)计量精度高;(2)安装管道条件对计量精度没有影响;(3)可用于高粘度液体的测量;(4)范围度宽;(5)直读式仪表无需外部能源可直接获得累计总量,清晰明了,操作简便。(4)缺点:(1)结构复杂,体积庞大;(2)被测介质种类、口径、介质工作状态局限性较大;(3)不适用于高、低温场合;(4)大部分仪表只适用于洁净单相流体;(5)产生噪声及振动。2、流量计分类椭圆齿轮流量计椭圆齿轮流量计的测量本体由一对相互啮合的椭圆齿轮和仪表壳体构成。原理：当被测量流体流过椭圆齿轮流量计时，带动齿轮旋转，齿轮每转一周就有一定数量的流体通过仪表。只要记录下齿轮的转数就知道被测流体的总量2.1容积式流量计举例腰轮流量计原理腰轮流量计的基本原理同椭圆齿轮流量计相同只是轮子形状略有不同。腰轮流量计示意图2.1容积式流量计举例双转子流量计双转子流量计属于目前国际上最新一代容积式流量计，也称为UF—‖流量计或螺杆流量计。工作原理一对特殊齿型的螺旋转子直接啮合，无相对滑动，不需要同步齿轮。靠进、出口处较小的压差推动转子旋转。同一时刻，每一个转子在同一横截面上受到流体的旋转力矩虽然不一样，但两个转子分别在所有横截面上受到旋转力矩的合力矩是相等的。因此两个转子各自作等速、等转矩旋转，排量均衡无脉动。螺旋转子每转一周可输出8倍空腔的容积，因此，转子的转数与流体的累积流量成正比，转子的转速与流体的瞬时流量成正比。双转子流量计示意图2.1容积式流量计举例转子流量计又称浮子流量计，其流量检测元件由一根自下向上扩大的垂直锥形管和一个沿着锥管轴上下移动的浮子所组成，被测流体从下向上经过锥管和浮子形成的环隙时，浮子上下端产生差压形成浮子上升的力，当浮子所受上升力大于浸在流体中浮子重量时，浮子便上升，环隙面积随之增大，环隙处流体流速立即下降，浮子上下端差压降低，作用于浮子的上升力亦随着减少，直到上升力等于浸在流体中浮子重量时，浮子便稳定在某一高度。2.1容积式流量计举例优点：结构简单，使用维护方便，对仪表前后直管段长度要求不高，压力损失小而且恒定，测量范围比较宽；缺点：测量精确度相对较低，为±2%左右，更适用于中小管径、中小流量和较低雷诺数的流量测量。仪表测量受被测介质的密度、粘度、温度、压力、纯净度影响；差压式流量计基于在流通管道上设置流动阻力件，流体通过阻力件时将产生压力差，此压力差与流体流量之间有确定的数值关系，通过测量差压值可以求得流体流量。如孔板流量计、文丘里流量计、均速管流量计2.2差压式流量计举例优点：结构简单，无可动部件；可靠性较高；复现性能好；适应性较广，它适用于各种工况下的单相流体，适用的管道直径范围宽，可以配用通用差压计；装置已标准化。缺点：安装要求严格；流量计前后要求较长直管段；测量范围窄，一般范围度为3:1；压力损失较大；对于较小直径的管道测量比较困难；精确度不够高(±1%~±2%)。孔板流量计当充满管道的流体流经孔板时，将产生局部收缩，流束集中，流速增加，静压力降低，于是在孔板前后产生一个静压力差，该压力差与流量存在着一定的函数关系，流量越大，压力差就越大。通过导压管将差压信号传递给差压变送器，转换成4～20mA.DC标准信号，经流量显示仪，便显示出管道内的瞬时和累积流量。2.2差压式流量计举例电磁流量计电磁流量计是应用导电体在磁场中运动产生感应电动势，而感应电动势又和流量大小成正比，通过测电动势来反映管道流量的原理而制成的。其测量精度和灵敏度都较高。工业上多用以测量水、矿浆等介质的流量。可测最大管径达2m，而且压损极小。但导电率低的介质，如气体、蒸汽等则不能应用。ESTHOPE东方希望计控车间法拉第电磁感应定律E:感应电动势K:仪表常数B:磁感应强度D:测量管直径V:平均流速EKBDV2.3电磁流量计超声波流量计超声波流量计是基于超声波在流动介质中传播的速度等于被测介质的平均流速和声波本身速度的几何和的原理而设计的。它也是由测流速来反映流量大小的，它可以制成非接触型式，并可与超声波水位计联动进行开口流量测量，对流体又不产生扰动和阻力ESTHOPE东方希望计控车间2.4超声波流量计热式质量流量计热式质量流量计基于热传递原理。传感元件是封装于不锈钢套管内的2个精密热电阻RTD（一般为铂电阻），其一是流体介质温度传感元件，另一为加热兼传感元件，由它们组成惠斯登电桥的两个桥臂，控制加热传感器的加热功率，以使加热传感器和参比温度传感器间保持恒定温差△t=ts-ta=常数。流体流过加热传感器所带走的热量和流体的流速与密度之积ρV的m次方成正比，即与流体的质量流量的m次方成正比。流体的质量流量变化时，必须同时相应改变加热传感器的加热功率，才能保持△t不变，故测得加热功率就间接地测得流体的质量流量。检测元件总热损失E与质量流速ρV、质量流量M间的函数关系式如下：E=(kAs/d)[B+C(ρVd/μ)m](Ts–Ta)M=AρVk----流体导热系数，As----被加热元件面积，B----传感器支撑件的自然对流、热辐射和热传导总的热传递常数（相对于介质的强制对流，传感器的自然对流、热辐射和热传导影响极小），C----常数，d----传感器直径，μ----流体黏度，m----系数（一般m≥0.3），Ts----元件表面温度，Ta----介质温度，A----管道有效截面积152.5热式质量流量计优点：一体化结构，安装方便，直接测得质量流量，不受温、压等波动影响，量程比大，压力损小，直管段要求也比较低，能适应较恶劣环境，响应速度快（可达1秒）等。尤其突出的是高量程比，一般100：1以上，甚至可达300:1，特别是在量程低端也有极高的灵敏度和精确度，这在工况参数事先不能确知的场合是很可贵的。缺点:价较高，并且长期使用也会在传感元件处粘附粉尘杂质，影响测量，需及时清洁。对于天然气、液化气、氧、氢等非空气流体（氮气接近空气，误差较小），应要求供应商按实气标定，否则误差较大。热式质量流量计在浮法玻璃线上获得了广泛应用。162.5热式质量流量计（1）只能测量导电介质电导率限制条件б≥1-5us/cm（水20us/cm）(低电导率使用专用仪表）不能测量非导电介质,如气体,油类，如介质含有大量气体，产生测量严重波动（2）必须存在磁场励磁电流流经测量管上下励磁线圈产生磁场。励磁线圈断路，流量计不工作，励磁电流稳定性直接影响仪表测量测量管必须为非导磁材料，保证磁场穿过导管（测量管应采用不锈钢材质）（3）实际测量值为流体流速电磁流量计实际测量介质的流速（它是速度是流量计）测量介质的体积流量熟练流速换算Q(流量）=π/4*DN2*V{Q=V×28.274m3/h/(DN/100)V=Q×0.03537m/s/(DN/100)3.1电磁流量计选型测量流体导电液体，浆液电导率≥5μS/cm流速范围0.3～1.2m/s,(0.1～15也有对应可能)流动方向正、反、净流量精度等级±0.2%,±0.3%,±0.5%重复性±0.1%,±0.15%,±0.25%工作压力0.25,0.6,1.0,1.6,4.0MPa（特殊耐压定制）流体温度E级＜80℃H级＜180℃防护等级IP65IP68电极材料不锈钢\铂铱\哈氏（B、C）\钽\钛电极形式标准，刮刀，可拆式电极数量2～6个内衬材料氯丁橡胶\聚氯脂橡胶\F4(PTFE)\F46(ETFE)\PO\PPS\陶瓷法兰材料碳钢、不锈钢表体材料碳钢、不锈钢输出信号标准电流4～20mA，全隔离，负载电阻＜750欧姆脉冲频率0～1kHz，光电隔离OCT，外接电源≤35V，导通是集电极最大电流为205mA输出功能正、反向、净流量信号通讯RS-485报警（常开）空管、励磁、流量上下限工作电源单相交流85～265V，45～63Hz，功率＜20W，直流24V10VA工作环境温度：-25℃～60℃；湿度：5%～90%3.1电磁流量计选型1、选择充满液体的直管段,如管路的垂直段(流向由下向上为宜)或充满液体的水平管道(整个管路中最低处为宜),在安装与测量过程中,不得出现非满管情况;3.2电磁流量计安装要求2、测量位置应选在上游大于5D和下游有3D直管段处;3、测量点选择应尽可能远离泵,阀门等设备,避免其对测量的干扰;4、测量点选择应尽可能远离大功率电台,强磁场干扰源等。5、流体的流动方向和流量计的箭头方向一致；6、管道内要有真空会损坏流量计的内衬，需特别注意；7、在流量计附近应有充裕的空间，以便安装和维护；8、若测量管道有振动，在流量计的两边应有固定的支座；9、测量不同介质的混合液体时混合点与流量计之间的距离最少要有30×D(D为流量计内径)长度；3.2电磁流量计安装要求1、应安装在水平管道较低处和垂直向上处，避免安装在管道的最高点和垂直向下处；ESTHOPE东方希望计控车间2、应安装在管道上上升处3.2电磁流量计安装要求3、在开口排放管道安装，应安装在管道的较低处；4、若管道落差超过5m时，在传感器的下游安装排气阀；3.2电磁流量计安装要求5、应在传感器的下游安装控制阀和切断阀，而不应安装在传感器上游；6、传感器绝对不能安装在泵的进出口处，应安装在泵的出口处；3.2电磁流量计安装要求一、非轴对称流动引起的误差1、流体在管内流速为轴对称分布时，且在均匀磁场中，流量计电极上所产生的电动势的大小与流体的流速分布无关，与流体的平均流速成正比，2、非轴对称流速分布时，即每个流动质点相对于电极几何位置的不同，对电极所产生的感应电动势的大小也不同，愈靠近电极，速度大的质点所产生的感应电动势越大，因此，必须保证流体流速为轴对称。如管内流速为非轴对称分布就会引起误差。因而在选装电磁流量计时要尽可能保证直管段的要求以减小其所引起的误差。3.3电磁流量计应用